鉸接式盾構(gòu)機(jī)曲線施工鉸接角度和超挖量計(jì)算

1、 鉸接式盾構(gòu)機(jī)曲線施工鉸接角度和超挖量計(jì)算 摘要:盾構(gòu)機(jī)是城市地鐵隧道施工使用的工程機(jī)械。城市地鐵設(shè)計(jì)線路不可避免會出現(xiàn)轉(zhuǎn)彎，現(xiàn)在生產(chǎn)的盾構(gòu)機(jī)大都配備鉸接裝置。盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行曲線施工，為了減少對土體的擾動，鉸接會預(yù)開一定的角度，同時(shí)刀盤仿形刀也會在曲線掘進(jìn)前打開。在一定隧道曲線情況下，鉸接角度和仿形刀超挖的關(guān)系是本文研究的重點(diǎn)，以從理論上搞清兩者之間的關(guān)系。關(guān)鍵詞:鉸接式盾構(gòu)機(jī)；曲線施工；鉸接角度；超挖量計(jì)算前言:為了研究隧道曲線與鉸接角度和仿形刀超挖量的關(guān)系，本文以6.34米直徑土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)和r300米轉(zhuǎn)彎半徑隧道為例（見圖1），對盾構(gòu)機(jī)的鉸接角度和仿形刀超挖量的計(jì)算進(jìn)行研究。圖11. 計(jì)算

2、的條件：k =2 （盾構(gòu)機(jī)種類型號，泥水式k=1，土壓式k=2）r0=300m（r0為隧道轉(zhuǎn)彎半徑）ds=6200mm（ds為管片外徑）bs=1200mm（bs為管片寬度）d=6340mm（d為盾構(gòu)機(jī)外徑）la=3890mm（la為從鉸接中心到盾構(gòu)機(jī)前端）lb=4310mm（lb為從鉸接中心到盾構(gòu)機(jī)后端）lb2=2150mm（lb2為從管片組裝前面到盾構(gòu)機(jī)后端）cw=200mm（cw為仿形刀寬度）t0=0.5（t0為給出鉸接角度求出超挖量時(shí)的鉸接角度）2. 盾尾空隙計(jì)算圖2盾構(gòu)機(jī)曲線施工的旋轉(zhuǎn)中心如圖2所示是在管片組裝面位置。盾尾內(nèi)部的管片傾斜量ct參考圖2求出。則如下面所示：ct=r(1-c

3、osf)r=r0-ds/2f=sin-1(lb2/r)其中r=管片環(huán)內(nèi)側(cè)彎曲半徑f=圖2所示的角度r0=管片環(huán)中心的彎曲半徑ds=管片的外徑lb2=從盾尾后端到管片組裝位置的距離考慮管片組裝精度或下?lián)狭?，盾?gòu)機(jī)尾部的下?lián)狭康鹊贸龅目障队嗔縞依據(jù)盾構(gòu)機(jī)的外徑不同，規(guī)定如下：d4m4md6m6md8m8md11m20mm25mm30mm40mm從管片的傾斜量ct與空隙的余量c，得出所需的盾尾空隙tr如下式：tr=（ct+c）/2用研究條件計(jì)算管片的傾斜量ct和盾尾空隙tr則有ct=8mm及tr=19mm。圖3 lb2示意圖lb2的數(shù)值如圖3所示，距管片拼裝機(jī)中心靠盾構(gòu)機(jī)前方600mm的位置（一般情況下，=管片寬度/2）=600mmlb2=2150mm3. 超挖量計(jì)算圖4盾構(gòu)機(jī)內(nèi)側(cè)的彎曲半徑參考圖4則有：則得出c點(diǎn)的坐標(biāo)（xc，yc）為cw=超挖刀寬度lb=后體長度lb1=從管片組裝前面到鉸接中心的距離oc與y軸所成的角度c從上述結(jié)果，超挖量oc由下式求出利用研究條件計(jì)算超挖量oc，則oc=25mm。4.結(jié)論原盾構(gòu)機(jī)設(shè)計(jì)的盾尾空隙、鉸接角度和仿形刀超挖能力與計(jì)算數(shù)值進(jìn)行對比，設(shè)計(jì)值大于計(jì)算值，能力足夠。計(jì)算項(xiàng)目符號計(jì)算值設(shè)計(jì)值盾尾空隙tr19mm30mm鉸接角度t0.51.5超挖量oc25mm150mm參考文獻(xiàn)：1陳饋，洪開榮，吳學(xué)松等.盾構(gòu)施工技術(shù)m.北京：人民交通出版社，2